驱动装置和用于运行驱动装置的方法与流程

1.本发明涉及驱动装置和用于运行驱动装置的方法。


背景技术：

2.众所周知，传动装置具有传动比。例如，行星齿轮传动装置具有高传动比。
3.由文献de 10 2019 114 810 a1已知一种混合动力变速器高电压连接部。
4.由文献de 103 18 696 a1公知一种具有可变输入转速和恒定输出转速的动力传动系。
5.由文献de 695 16 129 t2已知一种混合动力车辆。
6.由文献de 103 33 931 a1公知一种用于机电式功率分配混合动力驱动装置的调节策略。
7.由文献de 698 35 174 t2已知一种用于混合动力车辆的功率传输系统。


技术实现要素：

8.因此本发明的目的是，改进驱动装置，其中，能控制传动比。
9.根据本发明，该目的在根据权利要求1或2所述的特征的驱动装置和根据权利要求13或15所述的特征的方法的情况下来实现。
10.本发明在根据权利要求1所述的驱动装置中的重要特征是，驱动装置被设置成用于将功率从输入轴、尤其是行星架传输到输出轴，
11.其中，待传输的功率的一部分从输入轴供送给发电机式运行的第一电机并被转换成电功率，该电功率至少部分供送给马达式运行的第二电机，第二电机的机械功率供送给输出轴，
12.其中，第一电机为第一转换器/逆变器的交流电压侧的接口供电，第一转换器的直流电压侧的接口为第二转换器的直流电压侧的接口供电，第二转换器的交流电压侧的接口为第二电机供电，
13.尤其是其中，第一电机具有可电磁操纵的停止制动器，激活停止制动器使待传输的功率的所述部分变得无限小，而停用停止制动器使待传输的功率的所述部分能通过转换器进行控制，
14.其中，待传输的功率的剩余部分从输入轴经由机械传动装置、尤其是行星齿轮传动装置传输到输出轴。
15.有利的是，在停止制动器接合时，没有功率导引经过电气路径。然而，在停止制动器断开时，借助对转换器的适当驱控能够实现对导引经过电气路径的功率进行调节。尤其地，在此能控制驱动装置的总变速比，尤其是在零至大于能通过纯机械路径、即尤其是经由减速器/传动装置达到的变速比的值之间进行控制。
16.在根据权利要求1的驱动装置中，本发明的重要特征是该驱动装置具有：
[0017]-能转动支承的行星架，行星架尤其以不能相对转动的方式与驱动轴连接，
[0018]-行星轮，行星轮能转动地支承在与行星架连接的销上，
[0019]-齿圈，齿圈具有内齿部和外齿部，
[0020]-能转动地支承的太阳轮，和
[0021]-第一齿轮，第一齿轮与齿圈的外齿部啮合，
[0022]
其中，第一齿轮以不能相对转动的方式与第一电机的转子轴连接，该第一电机尤其是同步电机、尤其是实施为三相交流电机的同步电机，
[0023]
其中，驱动装置具有第二齿轮，第二齿轮与带齿部件啮合，该带齿部件尤其是第三齿轮，
[0024]
其中，第二齿轮以不能相对转动的方式与第二电机的的转子轴连接，该第二电机尤其是同步电机、尤其是实施为三相交流电机的同步电机，
[0025]
其中，带齿部件以不能相对转动的方式与太阳轮连接。
[0026]
在此有利的是，机械功率和电功率传输路径并行地实施。因为其中部分功率从齿圈导引到发电机式运行的第一电机上。如此提供的电功率经由第二电机供送给驱动装置的输出轴。因此，通过行星齿轮传动装置机械传输的功率路径与能借助转换器调节的电功率路径并行。以该方式，因此使得经由电气路径导引的功率分量也能被用于控制或调节变速比，即输出轴的转速与行星架的转速所得的商。当期望只能通过机械路径、即行星齿轮传动装置产生的恒定的变速比时，通过激活第一电机的制动器并通过停用第二电机、尤其是激活第二电机的无电流状态，使得驱动装置能纯机械地、尤其是如同具有齿圈被固定的行星齿轮传动装置那样运行。然而，当期望有不同的传动比时，可以通过释放第一电机的制动器使该第一电机发电机式地在调节运行状态下运行，并且使发电机式产生的功率能经由在马达式运行下受调节的第二电机供送给输出轴。然而，并不规定特定的变速比，取代的是也能规定与时间相关的变化曲线，即不同变速比的时间序列。
[0027]
在有利的设计方案中，第一电机从第一转换器的交流电压侧的接口供电，第一转换器的直流电压侧的接口与第二转换器的直流电压侧的接口电连接，尤其是并联连接，第二转换器的交流电压侧的接口为第二电机供电。在此有利的是，尤其是能通过如下方式控制待以发电机方式接收的功率，即，将输入轴的、尤其是行星架的转速控制至目标值，并根据在电气路径中待传输的功率来决定所对应的转矩。该功率通过如下方式被供送给输出轴，即，供送这种使得输出轴的转速达到驱动装置的预期总变速比的转矩。替选地，这也能经由电压调节器来实施。
[0028]
在有利的设计方案中，用于第一转换器的驱控信号由第一信号电子器件产生。在此有利的是，第一转换器决定第一电机发电机式调节的运行。
[0029]
在有利的设计方案中，用于第二转换器的控制信号由第二信号电子器件产生。在此有利的是，第二转换器决定第一电机的发电机式调节的运行。当在第一转换器与第二转换器之间布置有能量存储器时，则发电机式功率和马达式功率不必相同，而是能彼此有偏差。因此，调节偏差并不导致驱动装置出现波动状态。因此改善了调节品质。
[0030]
在有利的设计方案中，第一信号电子器件具有转速调节器、尤其是第一线性调节器、尤其是p调节器或pi调节器，该转速调节器的调节参数是第一电机的尤其是发电机转矩。在此有利的是，能实施简单的实现方案。
[0031]
在有利的设计方案中，第二信号电子器件具有第二线性调节器，该第二线性调节
器的调节参数尤其是第二电机的马达转矩。在此有利的是，能实施简单的实现方案。
[0032]
在有利的设计方案中，用于检测第一齿轮的转速的第一传感器与第一信号电子器件连接，尤其是用于检测存在于第一转换器的直流电压侧的接口处的电压的传感器也与第一信号电子器件连接，
[0033]
和/或，用于检测第二齿轮的转速的第二传感器与第二信号电子器件连接，用于检测存在于第二转换器的直流电压侧的接口处的电压的传感器也与第二信号电子器件连接。在此有利的是，这些电机能实施为分别具有转速传感器的同步电机。
[0034]
在有利的设计方案中，与第一信号电子器件连接有用于检测第一转换器的交流电压侧的接口处的输出电流的第一传感器，
[0035]
和/或，用于检测第二转换器的交流电压侧的接口处的输出电流的第二传感器与第二信号电子器件连接。在此有利的是，检测电机电流。
[0036]
在有利的设计方案中，用于检测在第一转换器或第二转换器的直流电压侧接口处存在的电压的传感器与第一信号电子器件连接。在此有利的是，能实施转换器的可控半导体开关的脉宽调制运行，其中，脉冲宽度能依赖于提供给各自转换器的直流电压来决定。因此，在中间电路电压发生波动时，能在第二转换器的交流电压侧的接口处产生明确限定的交流电压。
[0037]
在有利的设计方案中，能量存储装置与第一转换器和第二转换器的直流电压侧的接口电并联。在此有利的是，能缓冲由于调节偏差引起的功率波动。在能量存储器的容量较大时，甚至能对两个转换器采用不同的调节策略。例如，在启动之后，首先通过马达方式向输出轴供送与从第一电机到能量存储器相比较小的功率流。因此，与在全功率传输情况下加速相比，转速最初可能加速较慢。
[0038]
在有利的设计方案中，能量存储器具有蓄电池和/或双层电容器，尤其是超级电容器。在此有利的是，能设置大的缓冲能量。
[0039]
在有利的设计方案中，第一电机被构造为同步电机。在此有利的是，能产生高转矩和/或能实施有效的发电机式运行。
[0040]
在有利的设计方案中，第二电机被构造为同步电机。在此有利的是，能产生高转矩和/或能实施有效的马达式运行。
[0041]
用于运行驱动装置的方法的重要特征是，以如下方式调节第一电机的转矩、尤其是第一电机的电机电流和尤其是第一电机的电机电压，即，检测第一电机的转子轴的转速n1_ist，并将该转速调至目标值n1_soll，尤其是借助第一转换器进行，
[0042]
其中，以如下方式调节第二电机的转矩、尤其是第二电机的电机电流和尤其是第二电机的电机电压，即，将检测到的在第二转换器的直流电压侧的接口处存在的电压u_z_ist调至目标值u_z_soll，尤其是借助第二转换器进行。
[0043]
在此有利的是，发电机式受调节的电机试图提高电压，而马达式受调节的电机试图降低电压，其中，以简单的方式能附加地实施对电压的限制。
[0044]
在有利的设计方案中，目标值n1_soll由在第二电机的转子轴上检测到的转速n2_ist——在考虑到预定的变速比和预定的分配比率的情况下——来决定，
[0045]
尤其是其中，变速比等于太阳轮轴的转速与行星架的转速的商的期望值或第二电机的转子轴的转速与第一电机的转速的商的期望值。在此有利的是，第一电机的转速目标
值由输出轴的转速的实际值决定，并且因此考虑了对于电气路径所期望的传动比。
[0046]
根据权利要求13所述的用于运行驱动装置的方法的重要特征是，以如下方式调节第一电机的转矩、尤其是第一电机的电机电流和尤其是第一电机的电机电压，即，检测第一电机的转子轴的转速n1_ist，并将该转速调至目标值n1_soll，尤其是借助第一转换器进行，
[0047]
其中，以如下方式调节第二电机的转矩、尤其是第二电机的电机电流和尤其是第二电机的电机电压，即，检测第二电机的转子轴的转速n2_ist，并将该转速调至目标值n2_soll，尤其是借助第二转换器进行，
[0048]
其中，目标值n2_soll由检测到的第一电机的转子轴的转速n1_ist——在考虑到预定的传动比和针对驱动装置的电分路和机械分路的的预定传动比分配的情况下——来决定。
[0049]
在此有利的是，第一电机的转速目标值与输出轴的实际转速一致，并且两个电机都能以转速调节的方式运行，即以相同类型的调节器结构来运行。
[0050]
在有利的设计方案中，驱动装置的传动比被预定为时间的单调递增函数，并且在达到目标值时激活第一电机的停止制动器，即尤其是停止制动器接合，
[0051]
其中，驱动装置的传动比在固定的齿圈的情况下等于目标值。在此有利的是，为了启动驱动装置，松开制动器，并且因此使齿圈能转动。此外，在启动时，不仅输出轴的转速提高，而且驱动装置的传动比也从小值(例如零)提高到目标值，该目标值等于纯机械路径的、尤其是减速器的传动比。
[0052]
由从属权利要求得到另外的优点。本发明不限于权利要求的特征的组合。对于本领域的技术人员来说，尤其是由所提出的目的和/或通过与现有技术比较而提出的目的，得出权利要求和/或单独的权利要求特征和/或说明书的和/或附图的特征的另外的有意义的组合可能性。
附图说明
[0053]
现在结合示意图更详细地解释本发明：
[0054]
图1示意性地示出根据本发明的驱动装置。
具体实施方式
[0055]
如图1中所示，转矩源1、尤其是电机对驱动装置的能转动地支承的行星架2进行驱动。
[0056]
行星架2与平行于行星架2的转动轴线取向的销相连接，在这些销上——尤其是经由滚针轴承或其他滚动轴承——能转动地支承有行星轮4。
[0057]
在圆周方向上优选彼此均匀间隔开的行星轮4一方面与布置在中央的太阳轮5啮合，并且另一方面与径向包围行星轮4的、能转动地支承的齿圈3啮合。
[0058]
齿圈3不仅具有与行星轮4的外齿部啮合的内齿部，其中，行星轮4的外齿部与太阳轮5的外齿部啮合，而且齿圈3还具有与第一齿轮6的外齿部啮合的外齿部。
[0059]
该第一齿轮6能转动地支承并且以不能相对转动的方式与第一电机的、尤其是同步电机的转子轴连接，第一电机能由转换器7供电。因此在发电机式运行中，来自齿圈3的转
矩被传输到第一齿轮6上，并且因此依赖于第一齿轮6的转速将来自第一电机的电功率导引到转换器。
[0060]
转换器7的交流电压侧的接口与电机的接口连接，即尤其是与第一电机的定子连接。
[0061]
转换器7的直流电压侧的接口与第二转换器9的直流电压侧的接口连接，第二转换器的交流电压侧的接口与第二电机的、尤其是同步电机的接口连接。该第二电机尤其是直接驱动与带齿部件11(尤其是第三齿轮)啮合的第二齿轮10，该第三齿轮以不能相对转动的方式与相应的轴12连接，该轴又以不能相对转动的方式与太阳轮5连接，即尤其是与行星齿轮传动装置的输出轴连接。太阳轮5因此以不能相对转动的方式与带齿部件11连接。
[0062]
两个转换器7、9的直流电压侧的接口的连接方式可以被称为中间电路8，其中，设置有该直流电压的上电位和该直流电压的下电位，即中间电路电压。
[0063]
可选地，能将能量存储装置添加给该中间电路8，从而使得以发电机方式产生的能量能存储在能量存储器中，并且尤其能用作缓冲能。
[0064]
第一转换器7具有用于检测电机电流、即供送给第一电机的输出电流的器件，第一电机的转子轴以不能相对转动的方式与第一齿轮6连接。
[0065]
为了运行驱动装置预定了传动比。为了实现这一点，第一转换器以转速调节方式运行。所检测到的第一齿轮6的转速n1_ist通过如下方式被调至目标值n1_soll，即，设定转矩m1。在此，该转矩是发电机式的，即具有负值。
[0066]
检测中间电路电压的实际值u_z_ist，并通过如下方式由第二转换器9将该实际值调至目标值u_z_soll，即，经由第二电机将转矩m2作为调节参数施加至第二齿轮10。
[0067]
目标值u_z_soll被尽可能低地预定，例如预定为100伏特。
[0068]
发电机式供送的功率试图提高中间电路电压，但该中间电路电压被限制到最大值u_z_max，例如650伏特或650伏特至800伏特之间的值。
[0069]
因此，第一转换器7倾向于提高中间电路电压，而第二转换器9倾向于降低中间电路电压。在理想情况下，中间电路电压首先保持在中间值，其中，中间电路电压在第一电机的制动器被激活(即应用)之后，达到可忽略不计的极小值，尤其是零。
[0070]
通过在中间电路8中设置电容器，尤其是通过在中间电路8中设置能量存储器，使得第一转换器7中的调节波动对第二转换器的调节行为的影响较小并且降低了整个系统的波动趋势。
[0071]
第一转换器7的转速调节器优选被实施为线性调节器，例如p调节器或pi调节器。第二转换器9的调节器优选也实施为线性调节器，例如p调节器或pi调节器。
[0072]
因此只需要检测第一电机的转速并检测中间电路电压以及检测两个转换器7、9在它们各自的交流电压侧的接口处的输出电流。附加地，第二电机的转速检测有助于产生尽可能匹配良好的旋转场。
[0073]
第一电机优选实施为三相交流电机并且第二电机也实施为三相交流电机。
[0074]
各自的转换器7、9具有由中间电路电压供电的三个串联电路构成的并联电路，其中，其中每个串联电路具有两个串联连接的可控半导体开关，尤其是igbt或mosfet。以该方式能在各自的转换器的交流电压侧的接口处提供三相电压。
[0075]
用于半导体开关的控制电压由信号电子器件产生，信号电子器件优选由第一部分
和第二部分构成，该第一部分与第一转换器7一起布置在壳体中，该第二部分与第二转换器9一起布置在壳体中。这两个部分借助数据交换连接部进行连接。第一部分包含转速调节器，而第二部分包含电压调节器，其中，两个调节器分别具有转矩作为调节参数。
[0076]
太阳轮5布置在行星轮4的径向内部，行星轮又布置在齿圈3的径向内部。
[0077]
在根据本发明的另外的实施例中，使用不同调节器结构。在此，两个转换器7和9分别以转速调节来运行并且为电分路预定期望的传动比。在第一电机上检测到的转速n1_ist通过如下方式调至预定的目标转速变化曲线n1_soll(t)，即，调节转矩m1并因此经由第一电机引向第一齿轮6。第二转换器获得与所检测的转速n1_ist相关的值作为目标转速n2，并且通过如下方式将带齿部件11的所检测到的转速n2_ist调至该目标转速n2，即，第二转换器设定相应的转矩m2。在此，目标转速优选被决定为行星架2的借助转速传感器检测到的、乘以机械变速比的转速与经由电气路径附加产生的转速的之和。
[0078]
在根据本发明的另外的实施例中，不为传动比、尤其是变速比预定恒定值，取代的是预定传动比的时间变化曲线。尤其地，当启动驱动装置时，在从零速开始直到达到目标转速的加速期间，将变速比从零提升到如下值，该值相当于相应于行星齿轮传动装置的纯机械的变速比，也就是——当第二电机停用时——在第一电机的制动器激活的情况下，也就是齿圈固定的情况下所实现的变速比。因此，只有当变速比达到能通过行星齿轮传动装置纯机械地达到的值时，才激活制动器并因此将齿圈3固定。
[0079]
附图标记列表：
[0080]1ꢀꢀꢀꢀ
转矩源、尤其是电机
[0081]2ꢀꢀꢀꢀ
行星架
[0082]3ꢀꢀꢀꢀ
齿圈
[0083]4ꢀꢀꢀꢀ
行星轮
[0084]5ꢀꢀꢀꢀ
太阳轮
[0085]6ꢀꢀꢀꢀ
第一齿轮
[0086]7ꢀꢀꢀꢀ
转换器、尤其是发电机式运行的转换器
[0087]8ꢀꢀꢀꢀ
中间电路
[0088]9ꢀꢀꢀꢀ
转换器、尤其是马达式运行的转换器
[0089]
10
ꢀꢀꢀ
第二齿轮
[0090]
11
ꢀꢀꢀ
带齿部件、尤其是第三齿轮
[0091]
12
ꢀꢀꢀ
轴、尤其是输出轴